Zagadnienia kontrolne do ćwiczeń laboratoryjnych

z Elementów Elektronicznych

ĆWICZENIE 1

1. Właściwości półprzewodników.
2. Energetyczny model pasmowy półprzewodników.
3. Budowa i zasada działania złącza p-n.
4. Właściwości elektryczne złącza p-n.
5. Energetyczny model pasmowy złącza p-n.
6. Rodzaje przebić w złączu p-n (przebicie Zenera i lawinowe).
7. Wpływ procesów technologicznych i konstrukcyjnych na kształt

charakterystyki prądowo-napięciowej i na parametry diod: prostowniczej,
zwrotnej, tunelowej, stabilizacyjnej, ostrzowej.

8. Określanie parametrów statycznych diod na podstawie charakterystyk.
9. Rezystancja statyczna diody.
10. Wpływ

temperatury

na

własności

elektryczne

materiałów

półprzewodnikowych, zjawiska generacyjno-rekombinacyjne.

11. Wpływ temperatury na charakterystykę prądowo-napięciową złącza p-n

(interpretacja równania opisującego charakterystykę I = f(U) diody).

12. Wpływ temperatury na przebicie Zenera i lawinowe.
13. Znajomość metody pomiaru.

ĆWICZENIE 2

1. Elektryczne schematy zastępcze diod półprzewodnikowych dla pracy

liniowej i nieliniowej (dla wszystkich zakresów częstotliwości).

2. Sens fizyczny elementów schematów zastępczych.
3. Definicja rezystancji dynamicznej diody i sposobu jej wyznaczania na

podstawie charakterystyk.

4. Znajomość metody pomiaru rezystancji dynamicznej.
5. Pojęcie pojemności dyfuzyjnej i czynniki określające jej wartość.
6. Pojęcie pojemności złączowej i czynniki określające jej wartość.
7. Wpływ napięcia polaryzującego złącze na wartość pojemności złączowej

(przebieg C

j

= f(U)).

8. Parametry diod pojemnościowych.
9. Procesy

przejściowe w złączu podczas przełączania prądowego

i napięciowego.

10. Przebiegi czasowe napięcia i prądu podczas przełączania napięciowego

i prądowego.

11. Definicje parametrów dynamicznych w oparciu o charakterystyki.
12. Określanie ładunku zgromadzonego w diodzie.
13. Porównanie własności przełączających różnych typów diod.
14. Kształtowanie impulsów za pomocą diod.

15. Właściwości i parametry diod impulsowych.
16. Wpływ procesów technologicznych na własności diod przełączających.

ĆWICZENIE 3

1. Tranzystor jako „układ dwóch diod”.
2. Budowa, zasada działania, układy włączenia tranzystorów, zasada

polaryzacji, rozpływ prądów w tranzystorze.

3. Podstawowe parametry statyczne: wzmocnienie prądowe, rezystancja

wejściowa i wyjściowa, wzmocnienie mocy, napięcia przebicia, moc
admisyjna.

4. Rodziny charakterystyk: wejściowych, przejściowych, oddziaływania

wstecznego i wyjściowych w różnych połączeniach tranzystora (OB, OE).

5. Podział pola charakterystyk wyjściowych tranzystora w układzie OB oraz

OE na zakresy.

6. Polaryzacje poszczególnych złącz w każdym z zakresów pracy tranzystora.
7. Znajomość zjawisk fizycznych występujących w strukturze tranzystora

w zależności od położenia punktu pracy na polu charakterystyk.

8. Wpływ procesów technologicznych na parametry tranzystora.
9. Definicje prądów zerowych.
10. Przebieg prądów zerowych w różnych układach połączeń.
11. Czynniki określających wartości prądów zerowych.
12. Zależności pomiędzy poszczególnymi prądami zerowymi np. I

CBO

i I

CEO

.

13. Wpływ prądów zerowych na pracę tranzystora dyskretnego i w układach

scalonych.

ĆWICZENIE 4

1. Znajomość równań opisujących tranzystor jako czwórnik liniowy.
2. Definicje elementów macierzy w określonym połączeniu tranzystora

(np. parametry macierzy [h] w układzie OB i OE).

3. Znajomość rzędów wielkości i jednostek parametrów macierzy [h].
4. Zależność parametrów czwórnikowych od punktu pracy.
5. Układy zastępcze tranzystora dla sygnałów zmiennych (np. „hybryd π”

w układzie OB i OE).

6. Wpływ parametrów konstrukcyjnych i technologicznych na wartości

parametrów macierzy [h].

7. Metody pomiarów parametrów czwórnikowych.
8. Rodzina charakterystyk statycznych tranzystora w układzie OE.
9. Podział pola charakterystyk wyjściowych na zakresy. Prosta obciążenia.
10. Procesy przejściowe zachodzące w tranzystorze przy pracy z dużym

sygnałem. Załączanie, wyłączanie, przełączanie.

11. Rozkłady koncentracji nośników w bazie tranzystora podczas załączania

i wyłączania.

12. Przebiegi prądów bazy i kolektora podczas przełączania impulsem

prostokątnym.

13. Definicje czasów przełączania i ich interpretacja fizyczna.
14. Metody pomiaru czasów przełączania.

ĆWICZENIE 5

1. Rodzaje sterowania w tranzystorach bipolarnych i unipolarnych (sterowanie

prądowe lub napięciowe).

2. Podział tranzystorów unipolarnych (kryteria podziału).
3. Modele warstwowe struktur, polaryzacja normalna i zasada działania

tranzystorów polowych PNFET.

4. Praca

statyczna tranzystora złączowego PNFET: charakterystyki

przejściowe; charakterystyki wyjściowe; parametry statyczne - definicje
fizyczne i techniczne (np. U

p

).

5. Praca dynamiczna tranzystorów PNFET: układy zastępcze; parametry.
6. Sposoby wyznaczania parametrów w oparciu o charakterystyki statyczne.
7. Porównanie parametrów wejściowych i wyjściowych tranzystorów

bipolarnych i unipolarnych.

8. Metody pomiarowe stosowane w ćwiczeniu.
9. Istota i zalety sterowania napięciowego w tranzystorach unipolarnych.
10. Budowa i właściwości kondensatora MOS.
11. Budowa, polaryzacja i zasada działania tranzystorów polowych MIS.
12. Praca statyczna tranzystorów MIS: charakterystyki przejściowe, wyjściowe;

parametry statyczne - definicje fizyczne i techniczne (np.U

T

).

13. Parametry małosygnałowe (g

m

, g

ds

) - definicje oraz sposoby ich wyznaczania.

14. Budowa i właściwości pary komplementarnej CMOS.
15. Budowa, polaryzacja i zasada działania, charakterystyki i parametry tetrody

MOS.

16. Środki bezpieczeństwa stosowane podczas pracy ze strukturami MIS.

ĆWICZENIE 6

1. Podział półprzewodnikowych elementów przełącznikowych, kryteria

podziału (ilość warstw, rodzaje charakterystyk I(U)).

2. Budowa warstwowa i zasada działania dynistora, tyrystora. Wyjaśnienie

zasady działania tyrystora w oparciu o model wynikający z połączenia dwóch
tranzystorów.

3. Przełączanie w strukturze dynistora oraz tyrystora. Rola dodatniego

sprzężenia zwrotnego.

4. Wyjaśnienie przebiegu charakterystyki tyrystora I

A

=f(U

AK

), podział na

zakresy, polaryzacja złącz w poszczególnych zakresach.

5. Szacunkowe wartości rezystancji wyjściowej w poszczególnych zakresach

pracy.

6. Sposoby włączania i wyłączania tyrystorów.

7. Czynniki wpływające na pracę tyrystorów.
8. Parametry elektryczne tyrystorów.
9. Porównanie właściwości elektromechanicznych i elektronicznych elementów

przełącznikowych.

10. Przykłady zastosowania tyrystorów.
11. Model warstwowy, polaryzacja normalna i zasada działania tranzystora

bipolarnego z izolowaną bramką IGBT.

12. Struktury wchodzące w skład tranzystora IGBT. Określenie obwodu

wejściowego i wyjściowego. Sposób sterowania.

13. Praca statyczna tranzystora IGBT.
14. Charakterystyki

przejściowe, charakterystyki wyjściowe, parametry

statyczne.

15. Porównanie parametrów tranzystorów mocy MIS oraz IGBT.
16. Metody zabezpieczania tranzystorów unipolarnych oraz IGBT przed

uszkodzeniem.

17. Metody pomiarowe stosowane w ćwiczeniu.

ĆWICZENIE 7

1. Absorbcja i emisja promieniowania świetlnego w półprzewodniku.
2. Zewnętrzne i wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne.
3. Energetyczne modele pasmowe półprzewodników dla przejść prostych

i skośnych.

4. Podział półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych.
5. Fotodetektory i fotoogniwa.
6. Źródła światła i wskaźniki optoelektroniczne.
7. Właściwości

elektryczne,

charakterystyki

prądowo-napięciowe:

fotorezystora, fotodiody, fotoogniwa, fototranzystora, fototyrystora.

8. Znajomość metod pomiaru.
9. Budowa, zasada działania, charakterystyka prądowo-napięciowa diody LED.

Czynniki wpływające na długość fali promieniowania emitowanego przez
diodę LED.

10. Budowa, właściwości fotoelektryczne, zastosowania transoptorów.
11. Parametry dynamiczne elementów optoelektronicznych.
12. Znajomość metody pomiaru